無水氨工藝及設備簡介

1、無水氨工藝及設備簡介無水氨工藝及設備簡介一、無水氨工藝1.1 對于NH3的吸收，目前應用較多的是飽和器法生產硫銨，弗薩姆法生產無水氨和水洗氨蒸氨和氨分解三種氨回收工藝。根據130萬噸循環(huán)經濟型煤焦化擴建項目的實際生產情況，著重簡介弗薩姆法生產無水氨工藝。弗薩姆法生產無水氨分為半直接法和間接法。1.1.1 半直接法是從焦爐煤氣中吸收氨，寶鋼二期采用的就是半直接法。焦爐煤氣導入吸收塔與磷酸銨溶液直接接觸，吸收煤氣中的氨，然后經解析、精餾制取產品無水氨。該工藝的特點是利用磷酸二氫銨具有選擇性吸收的特點，從煤氣中回收氨精餾制得高純度的無水氨（純度可達99.98)。但由于介質具有一定的腐蝕性，且解吸、精

2、餾要求在較高的壓力下操作，故對設備材質要求較高。除此之外，該工藝具有一定的經濟規(guī)模限制，規(guī)模過小既不經濟也不好操作。1.1.2 間接法從酸性氣體中吸收氨，攀鋼焦化廠采用的就是間接法。是將脫酸塔頂的酸性氣體引出送入間接法弗薩姆裝置的吸收塔，用磷酸溶液吸收酸性氣中的氨。由于該工藝不與煤氣直接接觸，幾乎不產生酸焦油，與半直接法相比，酸焦油分離和處理設施可大為簡化。 我們公司采用的是半直接法脫氨。弗薩姆法制取無水氨包括三個主要過程，即用磷酸銨溶液吸收焦爐煤氣中的氨、磷銨富液的解吸以及解吸的所得氨汽冷凝液的精餾。磷酸為三元酸，它在水溶液中能離解為磷酸二氫根離子H2PO4-磷酸一氫根離子HPO42-和磷酸

3、根離子PO43-，磷酸是中等強度的酸，其第一級離解常數為10110-3，在水溶液中主要離解成（H+）及（H2PO4-）由于磷酸的水溶液中含有上述各種離子，所以氨與磷酸作用，能生成磷酸一銨（NH4H2PO4），磷酸二銨（NH4）2HPO4和磷酸三銨（NH4）3PO4。1.1.3磷酸一銨、磷酸二銨、磷酸三銨的主要性質見下表： 由上表可見，磷酸一銨是十分穩(wěn)定的，要加熱到103才會分解。磷酸二銨較不穩(wěn)定，在50時就已產生明顯的氨蒸汽壓，當溫度達70時即開始放出氨而變成磷酸一銨。磷酸三銨很不穩(wěn)定。在室溫下就分解出銨而變成磷酸二銨，因此在弗薩姆法所用的磷銨溶液中主要含有的是磷酸一銨和磷酸二銨。在低于120

4、時，磷銨溶液表面上氨的分壓主要與溶液中的磷酸二銨含量有關。 當用此種磷銨溶液來吸收荒煤氣中的氨時，溶液中的部分磷酸一銨能很好地吸收氨而生成磷酸二銨，而在一定溫度下，富液進行解吸時，溶液中的部分磷酸二銨又受熱分解放出所吸收的氨還原為磷酸一銨，所得貧液重新返回吸收塔循環(huán)使用 。上述過程的反應式為：4243424HPONHNHPOHNH 吸收解吸1.2無水氨生產原理采用磷銨溶液吸收氨時，吸收塔后煤氣含氨量，主要取決于在吸收操作溫度下入塔貧液液面上的氨分壓，即取決于磷銨溶液中的磷酸二銨含量。所以在一定的吸收溫度下，入塔貧液中的總銨量，一銨和二銨之間的質量比（可以用NH3/H3PO4的克分子比表示），是

5、十分重要的。一般噴灑貧液中的含氨為（68.5）%，含磷酸約41%，NH3/H3PO4克分子比約在1.21.4之間，循環(huán)母液（吸收塔下部循環(huán)銨溶液）含氨為(8.510.5)%，含磷酸約44%，NH3/H3PO4克分子比為1.651.85之間，當吸收操作溫度為(4060)時，煤氣中99%以上的氨可被吸收下來。由于磷酸吸收具有選擇性，只吸收焦爐煤氣中的氨而焦爐煤氣中的酸性組分（CO2、H2S及HCN）不被溶液吸收（只有痕量），因此無需再經化學凈制，即可生產出極純的產品。1.3無水氨生產工藝流程從脫硫工段來的35左右焦爐煤氣進入吸收塔下段，與磷酸銨溶液逆流接觸，煤氣中95%以上的氨在下段被吸收。煤氣進

6、入吸收塔上、中段后，煤氣中剩余的氨進一步被吸收，脫氨后的煤氣（含氨0.1g/m3、溫度50）從吸收塔頂出來進入終冷塔。吸收塔上、中、下三段磷酸銨溶液分別由四臺循環(huán)泵循環(huán)噴淋（一臺備用）。下段循環(huán)泵將部分富液（溫度422）送至除焦油器，除去富液中的焦油和萘等雜質，而夾帶焦油及雜質的富液自流至焦油槽，焦油、萘等雜質被定期刮入焦油渣箱，焦油槽底部溶液通過返液泵回到除焦油器，除焦油器內富液自流入溶液槽后，溶液通過富液升壓泵送入貧富液換熱器與從解吸塔底來的磷酸銨溶液（貧液）進行熱交換，富液被加熱到沸騰狀態(tài)（溫度123左右），進入接觸器，閃蒸出的酸性氣體和少量氨氣返回吸收塔。接觸器底出來的富液，用解吸塔給

7、料泵送至解吸塔冷凝冷卻器上段與氨汽進行熱交換（176左右），從解吸塔上部進入與來自解吸塔底的1.6Mpa蒸汽逆流接觸，氨從富液中解吸出來，塔底貧液在貧富液換熱器中被冷卻，再進入貧液冷卻器進一步冷卻（90），然后貧液同吸收塔上段循環(huán)液合并進入吸收塔循環(huán)使用。從解吸塔頂部出來的氨蒸汽，在解吸塔冷凝冷卻器上段被部分冷凝，隨后在下段被冷卻水全部冷凝成氨水，自流到精餾塔給料槽。為了進一步除去氨水中的酸性氣體，用32.5%的氫氧化鈉連續(xù)加入到精餾塔原料槽，同酸性氣體中和后和精餾塔底廢水一同排出。精餾塔給料泵將濃氨水送至精餾塔第16層，在精餾塔內，濃氨水被精餾塔底部進來的1.6Mpa蒸汽加熱、蒸餾，氨在塔頂

8、積聚，產生99.8%的氨氣，經精餾塔冷凝冷卻器冷凝成40左右的液態(tài)無水氨進入回流罐，液態(tài)無水氨由精餾塔回流泵升壓后，部分作塔頂回流，剩余部分作為產品，送至無水氨貯罐，產品通過輸送泵輸送至發(fā)電分公司。為了保證精餾塔操作穩(wěn)定，在精餾塔22層塔盤引出側線排油管，將油污排入吸收塔。詳細工藝流程如下：二、無水氨設備簡介1、無水氨主要設備包括：吸收塔、解吸塔、精餾塔、接觸器、除焦油器、各換熱器及機泵。2、吸收塔技術參數吸收塔為空噴塔，分為三段噴灑，每段8個噴頭，頂層設有捕霧層及反沖洗噴頭一個。采用空噴塔是為了節(jié)約材料、減少設備腐蝕、降低設備阻力。吸收塔操作注意事項：1、溶液的摩爾比富液的摩爾比控制在1.7

9、51.80，貧液的摩爾比控制在1.251.40。富液摩爾比調整由富液處理量來決定，摩爾比升高，相應提高富液進解析塔流量的設定值，摩爾比降低，則反之。貧液摩爾比的調整，由解析塔入蒸汽量來決定，摩爾比升高，相應提高蒸汽量的設定值，摩爾比降低，則反之。2、吸收溫度 由于吸氨反應是放熱反應，吸收過程中，溶液的溫度要升高，為保證適宜的吸收溫度4547，因此要求進口煤氣溫度比出口煤氣溫度低10，一般不超過38，出口煤氣溫度為48.6。3、溶液的酸度：溶液系統(tǒng)磷酸溶液的酸度控制在302%。酸度的高與低，由吸收塔貧液補入溫度來調整，即調節(jié)溶液系統(tǒng)的水平衡。酸度過低，可適當補充磷酸來調整。4、循環(huán)量吸收塔循環(huán)量

10、調整可通過吸收塔三段噴淋管處的壓力分布情況來決定，并根據泵的能力保證循環(huán)量，使煤氣出口含氨合格。設備檢修作業(yè)注意事項：1、必須辦理工作票（受限空間作業(yè)許可），持票作業(yè)；2、必須確認煤氣進出口閥門關閉，且煤氣水封閘閥溢流口有水溢流；3、循環(huán)系統(tǒng)停運，塔內溶液放盡；4、塔頂放散打開，進行蒸汽置換，置換合格后，進行有效通風5、所用工具為銅質工具，檢修人員正確佩戴勞動防護用具，正確使用工具；6、受限空間作業(yè)，必須設有專人監(jiān)護，所有安全措施必須執(zhí)行到位；7、若有動火作業(yè)，消防器材準備到位，設有專人監(jiān)護。8、確保所有與吸收塔相連接的管道閥門處于關閉狀態(tài)，并懸掛工作警示牌。 附吸收塔循環(huán)泵參數 附吸收塔藍圖

11、3、解吸塔解吸塔用于解吸磷銨富液，通過從塔底引入1.6MPa的中壓蒸汽與從塔頂來的富液進行直接接觸，蒸餾得到1420%的濃氨汽。解吸塔操作注意事項：解吸的操作主要是根據富液摩爾比來調節(jié)富液進解吸塔富液處理量，一般每次增加富液處理量12m3/h時，相應提高解析蒸汽量。保持解吸塔頂溫度在1805左右，解吸塔壓力是由解吸塔冷凝冷卻器下段有效面積的改變而被控制的，是通過解吸塔壓力調節(jié)控制在123460Kpa，使氨水不完全從解吸塔冷凝冷卻器底部排出而達到目的的。解析塔塔頂溫度過高或過低對操作都是不利的，溫度過高，蒸汽用量勢必增大，塔頂的氨蒸汽濃度就會降低，從而影響精餾操作；溫度過低，蒸汽用量不夠，解析效

12、果不佳，影響吸氨效率。 解析蒸汽用量的調節(jié)不宜過分頻繁，防止解析塔壓力產生波動，使解析塔的壓差升高或降低，而造成判斷失誤。 為防止富液在解析塔內發(fā)泡，造成液泛，在溶液槽中適量添加消泡劑，添加消泡劑，可通過觀察解析塔液位穩(wěn)定狀況和解析塔壓差波動狀態(tài)來確定。壓差升高或液位波動頻繁時，適量添加消泡劑。注意：頻繁添加消泡劑是不可取的。設備檢修作業(yè)注意事項：1、持票作業(yè)；2、解吸塔為高壓容器設備，檢修作業(yè)前，必須泄盡塔內壓力，并確保無溶液、蒸汽進入設備，為確保安全，建議所有與解吸塔相連接的管道在入口閥門后加上盲板；3、高空作業(yè)，需系好安全帶，塔底拉設警戒線；4、若有動火作業(yè)，消防器材準備到位，設有專人監(jiān)

13、護。附解吸塔圖紙4、精餾塔精餾是利用水和氨的沸點不同，使它們分離，把濃氨水中的氨盡可能富集起來，在精餾塔塔頂生成高純度無水氨。在精餾塔塔底控制排出廢水，為此，要保持精餾塔穩(wěn)定必須精心操作。精餾塔操作注意事項：1、原料濃氨水的濃度和流量 原料濃氨水的濃度和流量取決與解析塔的操作。在煤氣量和含氨量變化不大時，要穩(wěn)定解析塔的蒸汽量和保持解析塔塔頂溫度基本不變，這樣才能保證濃氨水的濃度和流量穩(wěn)定。2、精餾塔的壓力 精餾塔壓力是通過精餾塔冷凝器的冷卻水量而被自動控制的，精餾塔壓力在一定壓力下進行操作，如壓力波動 會引起加熱蒸汽量的波動，使塔內氣體量發(fā)生變化，從而影響精餾塔的產品質量和廢水質量。同樣加熱蒸

14、汽壓力波動，也會引起蒸汽量的波動，蒸汽量過多或過小，會造成產品和廢水質量的不合格。 3.精餾塔的溫度 液氨在一定的壓力下對應一定的溫度，在操作壓力147830Kpa時的對應溫度是39.90.3，塔頂要保持此溫度，保證無水氨質量。通過精餾塔24層溫度與產品抽出量控制，以回流量與抽出量之比為變化的方式來進行控制調節(jié)一般為2:1。精餾塔24層塔板溫度控制范圍在4565之間，當溫度上升或下降時，由產品抽出量的改變，相應使回流量改變，保證24層溫度穩(wěn)定，來保證精餾塔塔頂溫度。精餾塔塔底廢水含氨小于1000ppm （1ppm=1mg/kg=1mg/L），則通過調節(jié)入塔蒸汽量來保證的，塔底第6層塔板溫度與塔

15、底溫度差是函數關系，溫差小于6，來保證精餾塔塔底廢水合格。4排油污操作 濃氨水中含有少量的油類物質及少量的不凝性氣體，其沸點高于塔頂溫度又低于塔底溫度，它們積聚在精餾塔中會影響精餾塔的操作，使精餾塔塔頂的產品不合格。 在精餾塔18、20、22、24、26層分別引一側線進行排油污，當溫度在受控狀態(tài)下，開啟其中一層的一側線持續(xù)油污排放是必要的，根據22層溫度指示，開啟溫度接近80一側進行排放，排放壓力100150kpa。5NaOH添加量確認 在生產過程中，要對NaOH定量泵進行確認（可適當進行標量），保證精餾塔原料槽中酸性氣體去除，對穩(wěn)定精餾塔操作是很必要的。附精餾塔圖紙5、接觸器接觸器DN160

16、0 L=4000，用于富液的閃蒸，將富液中的酸性氣體蒸出，避免富液在解吸塔中因酸性氣體的溢出而造成溶液冒泡，導致解吸塔壓力波動，影響解吸塔的正常運行。同時，當貧富液換熱器出現堵塞或者失備時，可短時用于富液的加熱。6、除焦油器除焦油器Q=35m3/h，全容積80m3,工作溫度102。除焦油器采用空氣壓力泡沫浮選法，在除焦油器中，富液中的焦油類物質吸附在空氣泡表面，浮在溶液的表面上，被連續(xù)撇到焦油槽中。除焦油器操作注意事項：1、溶液翻騰情況要良好。2、控制好除焦油器液位，或調整除焦油器溢流板的高度，保證刮去富液中的焦油泡沫。3、控制好溶液的比重，合適的溶液酸度和摩爾比是保證焦油和溶液分離的前提。溶

17、液的比重應保持在1.21.25間較好。4、根據焦油槽表面浮油狀況，及時進行撇焦油，避免焦油長時間沉積而隨溶液返回到系統(tǒng)中。5、每格中鼓泡能力不能滿足除焦能力時，對應開啟除焦油底部壓縮空氣，從觀察口來調整補入壓縮空氣的量，保證溶液表面有足夠的浮選泡沫。6、刮板機寬度調整適宜，除焦油去液位穩(wěn)定，保持連續(xù)除去焦油。7、換熱器7.1貧富液換熱器貧富液換熱器卻換作業(yè)（A切B）：1、備用溶液換熱器各閥門開閉狀態(tài)確認。2、慢慢打開貧富液換熱器B富液進口閥。3、稍開貧富液換熱器B富液側排放閥排空氣后，關閉排放閥。4、慢慢打開貧富液換熱器B富液出口閥。5、慢慢打開貧富液換熱器B貧液側進口閥。6、稍開貧富液換熱器

18、B貧液側排放閥排空氣后，關閉排放閥。7、慢慢打開貧富液換熱器B貧液側出口閥。8、關閉貧富液換熱器A貧液進出口閥門。9、關閉貧富液換熱器A富液側進口閥門，關閉富液側出口閥門。10、在DCS上調整接觸器富液進口溫度，調節(jié)好解析塔液位。11、將貧富液換熱器A貧液、富液側溶液排放閥打開，排溶液，待清掃后作備用。12、現場確認貧富液換熱器B各溫度、壓力情況，作及時調整作業(yè)。注意事項：1、貧富液換熱器排空氣過程時，緩慢小心打開閥門，避免因閥門開度過大，導致溶液飛濺出而燙傷。2、卻換過程中，時刻注意接觸器液位，不能因卻換過程緩慢而造成接觸器液位過高，或者冒槽。3、卻換完成后，應立即調整貧富液換熱器的壓力和溫度。7.2貧液冷卻器貧液冷卻器切換（A切B）：1、備用貧液冷卻器各閥門開閉狀態(tài)確認。2、貧液冷卻器B冷卻水進口閥打開，引入冷卻水。3、慢慢打開貧液冷卻器B貧液進口閥，稍開貧液側排放閥排空氣后，關閉排放閥。4、慢慢打開貧液冷卻器B貧液出口閥。5、關閉貧液冷卻器A貧液進出口閥門。6、檢查確認貧